JP2020045516A - Method for smelting oxide ore - Google Patents

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Abstract

To provide a method for smelting an oxide ore capable of efficiently recovering a metal contained in the oxide ore.SOLUTION: A method for smelting an oxide ore comprises: a reduction step of charging a mixture of the oxide ore and a carbonaceous reducing agent into a reduction furnace to subject the mixture to a heating reduction treatment; a quenching step of quenching the resulting reduced product immediately after taking out the reduced product from the reduction furnace; and a separation step of separating a metal and slag from the reduced product after quenching. In the quenching step, the resulting reduced product is put into water to quench, for example.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、酸化鉱石の製錬方法に関するものであり、例えば、ニッケル酸化鉱石等の酸化鉱石を原料として炭素質還元剤により還元することで還元物を得る製錬方法に関する。   The present invention relates to a method for smelting an oxide ore, for example, a method for smelting an oxide ore such as a nickel oxide ore as a raw material with a carbonaceous reducing agent to obtain a reduced product.

酸化鉱石の一種であるリモナイトあるいはサプロライトと呼ばれるニッケル酸化鉱石の製錬方法として、熔錬炉を使用してニッケルマットを製造する乾式製錬方法、ロータリーキルンあるいは移動炉床炉を使用して鉄とニッケルの合金(以下、鉄とニッケルの合金を「フェロニッケル」ともいう)を製造する乾式製錬方法、オートクレーブを使用して高温高圧で酸浸出し、ニッケルやコバルトが混在した混合硫化物(ミックスサルファイド)を製造する湿式製錬方法等が知られている。   As a method for smelting nickel oxide ore called limonite or saprolite, which is a kind of oxide ore, a dry smelting method that uses a smelting furnace to produce nickel matte, and iron and nickel using a rotary kiln or a moving hearth furnace Smelting method (hereinafter referred to as “ferronickel” as an alloy of iron and nickel), acid leaching at high temperature and pressure using an autoclave, and mixed sulfide (mixed sulfide) mixed with nickel and cobalt ) Is known.

上述した様々な方法の中で、特に乾式製錬法を用いてニッケル酸化鉱石を還元して製錬する場合、反応を進めるために原料のニッケル酸化鉱石を適度な大きさに破砕する等して塊状物化する処理が前処理として行われる。   Among the various methods described above, particularly when reducing and smelting nickel oxide ore using a dry smelting method, the nickel oxide ore as a raw material is crushed to an appropriate size in order to advance the reaction. Agglomeration processing is performed as preprocessing.

具体的に、ニッケル酸化鉱石を塊状物化する、すなわち粉状や微粒状の鉱石を塊状にする際には、そのニッケル酸化鉱石と、それ以外の成分、例えばバインダーやコークス等の還元剤とを混合して混合物とし、さらに水分調整等を行った後に塊状物製造機に装入して、例えば一辺あるいは直径が10mm以上30mm以下程度の成形物(ペレット、ブリケット等を指す。以下、単に「ペレット」ということもある)とするのが一般的である。   Specifically, when the nickel oxide ore is agglomerated, that is, when the powdered or fine ore is agglomerated, the nickel oxide ore is mixed with other components, for example, a reducing agent such as a binder or coke. The mixture is then adjusted for water content, and then charged into a lump manufacturing machine, for example, a molded product (pellet, briquette, or the like having a side or diameter of about 10 mm or more and 30 mm or less; hereinafter, simply referred to as “pellet”. It is common to say).

塊状物化して得られるペレットには、含有する水分を「飛ばす」ために、ある程度の通気性が必要となる。さらに、その後の還元処理においてペレット内で均一に還元が進まないと、得られる還元物の組成が不均一になり、メタルが分散したり偏在したりする等の不都合が生じる。そのため、ペレットを作製する際には混合物を均一に混合したり、得られたペレットを還元する際には可能な限り均一な温度を維持することが重要となる。   The pellets obtained by agglomeration need to have a certain degree of air permeability in order to "blow off" the contained water. Further, if the reduction does not proceed uniformly in the pellets in the subsequent reduction treatment, the composition of the obtained reduced product becomes non-uniform, which causes inconveniences such as dispersion or uneven distribution of the metal. Therefore, it is important to uniformly mix the mixture when preparing pellets and to maintain the temperature as uniform as possible when reducing the obtained pellets.

加えて、還元処理により生成するメタル(フェロニッケル)を粗大化させることも非常に重要な技術である。生成したフェロニッケルが、例えば数10μm以上数100μm以下の細かな大きさであった場合、同時に生成するスラグと分離することが困難となり、フェロニッケルとしての回収率(収率)が大きく低下してしまう。そのため、還元後のフェロニッケルを粗大化する処理が必要となる。   In addition, it is a very important technique to coarsen the metal (ferronickel) generated by the reduction treatment. When the produced ferronickel has a fine size of, for example, several tens μm or more and several hundreds μm or less, it is difficult to separate the slag from the slag produced at the same time, and the recovery rate (yield) as ferronickel is greatly reduced. I will. Therefore, a treatment for coarsening the reduced ferronickel is required.

例えば、特許文献1には、金属酸化物と炭素質還元剤とを含む塊成物を、移動床型還元溶融炉の炉床上に供給して加熱し、金属酸化物を還元溶融させる粒状金属の製造方法において、塊成物同士の距離を0としたときの塊成物の炉床への最大投影面積率に対する、塊成物の炉床への投影面積率の相対値を敷密度としたとき、平均直径が19.5mm以上32mm以下の塊成物を、敷密度が0.5以上0.8以下になるように炉床上に供給して加熱する方法が開示されている。この方法では、塊成物の敷密度と平均直径とを併せて制御することで、粒状金属鉄の生産性を高められることが記載されている。   For example, in Patent Document 1, an agglomerate containing a metal oxide and a carbonaceous reducing agent is supplied onto a hearth of a moving bed type reduction melting furnace and heated to reduce and melt the metal oxide. In the manufacturing method, the relative value of the projected area ratio of the agglomerate to the hearth with respect to the maximum projected area ratio of the agglomerate to the hearth when the distance between the agglomerates is 0 is defined as the floor density. A method is disclosed in which agglomerates having an average diameter of 19.5 mm or more and 32 mm or less are supplied onto a hearth so as to have a bed density of 0.5 or more and 0.8 or less, and are heated. In this method, it is described that the productivity of granular metallic iron can be increased by controlling the bed density and the average diameter of the agglomerate together.

しかしながら、特許文献1にあるような、特定の直径を有するものを塊成物として用いる方法は、特定の直径を有しないものを取り除く必要があるため、塊成物を作製する際の収率が低いものであった。また、特許文献1にある方法は、塊成物の敷密度を0.5以上0.8以下に調整する必要があり、塊成物を積層させることもできないため、生産性の低い方法であった。これらの理由により、特許文献1にある方法は、製造コストが高いものであった。   However, in the method using a material having a specific diameter as an agglomerate as disclosed in Patent Document 1, it is necessary to remove an agglomerate having no specific diameter. It was low. In addition, the method disclosed in Patent Literature 1 requires that the bed density of the agglomerate be adjusted to 0.5 or more and 0.8 or less, and the agglomerate cannot be laminated. Was. For these reasons, the method disclosed in Patent Document 1 has a high manufacturing cost.

このように、酸化鉱石を混合及び還元して金属や合金を製造する技術には、生産性を高め、製造コストを低減させ、メタルの品質を高める点で、多くの課題があった。   As described above, the technology of producing a metal or an alloy by mixing and reducing an oxide ore has many problems in terms of increasing productivity, reducing production cost, and improving metal quality.

特開2011−256414号公報JP 2011-256414 A

本発明は、ニッケル酸化鉱石等の酸化鉱石を含む混合物を還元することでメタルを製造する製錬方法において、得られるメタルの品位を高めることができ、高品質のメタルを効率的に製造することができる酸化鉱石の製錬方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a smelting method for producing a metal by reducing a mixture containing an oxide ore such as a nickel oxide ore, which can improve the quality of the obtained metal and efficiently produce a high-quality metal. It is an object of the present invention to provide a method for smelting an oxide ore that can be performed.

本発明者は、加熱還元処理が施された還元物を還元炉から取り出した直後に急冷することにより、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventor has found that the above problem can be solved by quenching immediately after the heat-reduced reduced product has been taken out of the reduction furnace, and has completed the present invention.

(1)本発明の第1は、酸化鉱石と炭素質還元剤とを含む混合物を還元炉に装入して加熱還元処理を施す還元工程と、得られた還元物を還元炉から取り出し、その直後に該還元物を急冷する急冷工程と、急冷後の還元物からメタルとスラグを分離する分離工程と、を含む酸化鉱石の製錬方法である。   (1) A first step of the present invention is a reduction step of charging a mixture containing an oxide ore and a carbonaceous reducing agent into a reduction furnace and performing a heat reduction treatment, and taking out the obtained reduced product from the reduction furnace. A smelting method of an oxide ore including a quenching step of immediately cooling the reduced product and a separation step of separating metal and slag from the quenched reduced product.

(2)本発明の第2は、第1の発明において、前記急冷工程では、得られた還元物を水中に投入して急冷する酸化鉱石の製錬方法である。   (2) A second aspect of the present invention is the method for refining an oxide ore according to the first aspect, wherein the obtained reduced product is put into water and quenched in the quenching step.

(3)本発明の第3は、第1又は第2の発明において、前記還元工程では、還元温度を1200℃以上1450℃以下として還元する酸化鉱石の製錬方法である。   (3) A third aspect of the present invention is the method for smelting oxide ore in the first or second aspect, wherein the reducing step is performed by reducing the reduction temperature to 1200 ° C or higher and 1450 ° C or lower.

(4)本発明の第4は、第1から第3のいずれかの発明において、前記還元工程では、前記加熱還元処理の後、得られた還元物を前記還元炉内において所定の温度で保持する酸化鉱石の製錬方法である。   (4) In a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, in the reduction step, after the heat reduction treatment, the obtained reduced product is maintained at a predetermined temperature in the reduction furnace. This is a method for smelting oxidized ore.

(5)本発明の第5は、第1から第4のいずれかの発明において、前記酸化鉱石は、ニッケル酸化鉱石である酸化鉱石の製錬方法である。   (5) A fifth aspect of the present invention is the method for refining an oxide ore in which the oxide ore is a nickel oxide ore according to any one of the first to fourth inventions.

本発明に係る酸化鉱石の製錬方法によれば、高品質なメタルを効率的に製造することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the smelting method of the oxide ore which concerns on this invention, a high quality metal can be manufactured efficiently.

ニッケル酸化鉱石の製錬方法の流れの一例を示す工程図である。It is a flowchart showing an example of a flow of a smelting method of nickel oxide ore.

以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。また、本明細書において、「X〜Y」(X、Yは任意の数値)との表記は、「X以上Y以下」の意味である。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and various changes can be made without changing the gist of the present invention. In this specification, the notation “X to Y” (X and Y are arbitrary numerical values) means “X or more and Y or less”.

≪1.酸化鉱石の製錬方法の概要≫
本実施の形態に係る酸化鉱石の製錬方法は、原料鉱石である酸化鉱石(酸化物)を炭素質還元剤と混合し、その混合物(ペレット)に対して製錬炉(還元炉)内で還元処理を施すことによって、メタルとスラグとを生成させるものである。
≪1. Outline of smelting method of oxide ore
In the method for smelting oxide ore according to the present embodiment, oxide ore (oxide) as a raw material ore is mixed with a carbonaceous reducing agent, and the mixture (pellet) is mixed in a smelting furnace (reduction furnace). By performing the reduction treatment, metal and slag are generated.

例えば、酸化鉱石として、酸化ニッケルや酸化鉄等を含有するニッケル酸化鉱石を原料とし、そのニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して混合物を形成して、混合物に含まれるニッケルを優先的に還元し、また鉄を部分的に還元することで、鉄とニッケルの合金であるフェロニッケルを製造する方法が挙げられる。   For example, as an oxide ore, a nickel oxide ore containing nickel oxide or iron oxide is used as a raw material, the nickel oxide ore is mixed with a carbonaceous reducing agent to form a mixture, and nickel contained in the mixture is prioritized. And a method of producing ferronickel, which is an alloy of iron and nickel, by reducing iron and partially reducing iron.

そして、本実施の形態に係る酸化鉱石の製錬方法においては、得られた還元物を還元炉から取り出し、その直後に還元物を急冷して、急冷後の還元物からメタルとスラグを分離することを特徴としている。   And in the smelting method of the oxide ore according to the present embodiment, the obtained reduced product is taken out from the reduction furnace, and immediately thereafter, the reduced product is quenched, and the metal and slag are separated from the quenched reduced product. It is characterized by:

このような方法によれば、還元炉から取り出した直後に加熱状態にある還元物を急冷していることにより、加熱還元処理の熱に起因する還元物の酸化を抑制することができる。これにより、得られるメタルの品位を高めることができる。   According to such a method, since the reductant in the heated state is rapidly cooled immediately after being taken out of the reduction furnace, it is possible to suppress the oxidation of the reductant due to the heat of the heat reduction treatment. Thereby, the quality of the obtained metal can be improved.

≪2.ニッケル酸化鉱石を用いてフェロニッケルの製造する製錬方法≫
以下では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に含まれるニッケル(酸化ニッケル)と鉄(酸化鉄)を還元することで、鉄−ニッケル合金のメタルを生成させ、さらに、そのメタルを分離することによってフェロニッケルを製造する製錬方法を例に挙げて説明する。
{2. Smelting method for producing ferronickel using nickel oxide ore.
In the following, nickel (nickel oxide) and iron (iron oxide) contained in the nickel oxide ore, which is the raw material ore, are reduced to produce a metal of an iron-nickel alloy, and the ferromagnetic material is separated by separating the metal. A smelting method for producing nickel will be described as an example.

具体的に、本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の製錬方法は、図1に示すように、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して混合物を得る混合工程S1と、混合物を還元炉に装入して加熱還元処理を施す還元工程S2と、得られた還元物を還元炉から取り出し、その直後に還元物を急冷する急冷工程S3と、急冷後の還元物からメタルとスラグを分離する分離工程S4と、を含む。   Specifically, as shown in FIG. 1, the smelting method of nickel oxide ore according to the present embodiment includes a mixing step S1 of mixing nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent to obtain a mixture, and reducing the mixture. A reducing step S2 for charging the furnace and subjecting it to a heat reduction treatment, a quenching step S3 for taking out the obtained reduced product from the reducing furnace and immediately quenching the reduced material, And a separation step S4 for separation.

<2−1.混合工程>
混合工程S1は、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して混合物を得る工程である。具体的には、まず、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に、炭素質還元剤を添加して混合し、また任意成分の添加剤として、鉄鉱石、フラックス成分、バインダー等の、例えば粒径が0.2mm以上0.8mm以下程度の粉末を添加して混合し、混合物を得る。なお、混合処理は、混合機等を用いて行うことができる。
<2-1. Mixing process>
The mixing step S1 is a step of mixing a nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent to obtain a mixture. Specifically, first, a carbonaceous reducing agent is added to and mixed with nickel oxide ore as a raw material ore, and iron ore, a flux component, a binder and the like having an optional particle size of, for example, 0%. A powder of about 0.2 mm or more and 0.8 mm or less is added and mixed to obtain a mixture. Note that the mixing process can be performed using a mixer or the like.

原料鉱石であるニッケル酸化鉱石としては、特に限定されないが、リモナイト鉱、サプロライト鉱等を用いることができる。なお、ニッケル酸化鉱石は、酸化ニッケル(NiO)と、酸化鉄(Fe)とを少なくとも含有する。 The nickel oxide ore, which is a raw material ore, is not particularly limited, and limonite ore, saprolite ore, or the like can be used. Note that the nickel oxide ore contains at least nickel oxide (NiO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ).

炭素質還元剤としては、特に限定されないが、例えば、石炭粉、コークス粉等が挙げられる。なお、この炭素質還元剤は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石の粒度や粒度分布と同等の大きさのものであると、均一に混合し易く、還元反応も均一に進みやすくなるため好ましい。   Although it does not specifically limit as a carbonaceous reducing agent, For example, coal powder, coke powder, etc. are mentioned. It is preferable that the carbonaceous reducing agent has a particle size and a particle size distribution equal to those of the nickel oxide ore, which is a raw material ore, because it is easy to mix uniformly and the reduction reaction easily proceeds uniformly.

炭素質還元剤の含有量(混合物中に含まれる炭素質還元剤の含有量)としては、ニッケル酸化鉱石を構成する酸化ニッケルの全量をニッケルメタル還元するのに必要な化学当量と、酸化鉄(酸化第二鉄)を金属鉄に還元するのに必要な化学当量との両者合計値(便宜的に「化学当量の合計値」ともいう)を100質量%としたときに、50質量%以下の割合とすることが好ましく、40質量%以下の割合とすることがより好ましい。鉄の還元量を抑えて、ニッケル品位を高めることができ、高品質のフェロニッケルを製造することができる。   As the content of the carbonaceous reducing agent (the content of the carbonaceous reducing agent contained in the mixture), the chemical equivalent required to reduce the total amount of nickel oxide constituting the nickel oxide ore to nickel metal and the iron oxide ( When the total value of the chemical equivalents required to reduce ferric oxide to metallic iron (also referred to as the “sum of the chemical equivalents” for convenience) is 100% by mass, 50% by mass or less. The ratio is preferably set to 40% by mass or less, and more preferably set to 40% by mass or less. The amount of iron reduction can be suppressed, the nickel quality can be increased, and high quality ferronickel can be manufactured.

炭素質還元剤の混合量としては、化学当量の合計値を100質量%としたときに、10質量%以上の割合とすることが好ましく、15質量%以上の割合とすることがより好ましい。ニッケルの還元を効率的に進行させることができ生産性が向上する。   The mixing amount of the carbonaceous reducing agent is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, when the total value of the chemical equivalents is 100% by mass. The reduction of nickel can proceed efficiently and productivity can be improved.

また、任意成分の添加剤である鉄鉱石としては、例えば、鉄品位が50質量%程度以上の鉄鉱石、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬により得られるヘマタイト等を用いることができる。   As the iron ore as an optional additive, for example, iron ore having an iron grade of about 50% by mass or more, hematite obtained by hydrometallurgy of nickel oxide ore, or the like can be used.

また、フラックス成分としては、例えば、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、二酸化珪素等を挙げることができる。また、バインダーとしては、例えば、ベントナイト、多糖類、樹脂、水ガラス、脱水ケーキ等を挙げることができる。   Examples of the flux component include calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, and silicon dioxide. Examples of the binder include bentonite, polysaccharide, resin, water glass, dehydrated cake, and the like.

混合工程S1では、ニッケル酸化鉱石を含む原料粉末を均一に混合することによって混合物を得る。下記表1に、混合工程S1にて混合する、一部の原料粉末の組成(質量%)の一例を示すが、原料粉末の組成としてはこれに限定されない。   In the mixing step S1, a mixture is obtained by uniformly mixing raw material powders containing nickel oxide ore. Table 1 below shows an example of the composition (% by mass) of some of the raw material powders mixed in the mixing step S1, but the composition of the raw material powders is not limited to this.

Figure 2020045516
Figure 2020045516

この混合に際しては、混合性を高めるために混練を同時に行ってもよく、混合後に混練を行ってもよい。混練は、ブラベンダー等のバッチ式ニーダー、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、ヘリカルローター、ロール、一軸混練機、二軸混練機等を用いて行うことができる。混合物を混練することによって、その混合物にせん断力を加え、炭素質還元剤や原料粉末等の凝集を解いて均一に混合できるとともに、各々の粒子の密着性を向上させ、また空隙を減少させることができる。これにより、その混合物において還元反応が起りやすくなるとともに均一に反応させることができ、還元反応の反応時間を短縮することができる。また、品質のばらつきを抑えることができる。   At the time of this mixing, kneading may be performed at the same time to enhance the mixing property, or kneading may be performed after the mixing. The kneading can be performed using a batch type kneader such as Brabender, a Banbury mixer, a Henschel mixer, a helical rotor, a roll, a single-screw kneader, a twin-screw kneader, or the like. By kneading the mixture, a shear force is applied to the mixture to disperse the agglomeration of the carbonaceous reducing agent, raw material powder, etc., thereby enabling uniform mixing, improving the adhesion of each particle, and reducing voids. Can be. As a result, the reduction reaction easily occurs in the mixture, and the mixture can be uniformly reacted, and the reaction time of the reduction reaction can be shortened. Further, variation in quality can be suppressed.

また、混合を行った後、あるいは混合及び混練を行った後、押出機を用いて押出してもよい。これにより、混合物に対して圧力(せん断力)が加えられ、炭素質還元剤や原料粉末等の凝集を解いてその混合物をより均一に混合させた状態とすることができる。さらに、混合物内の空隙を減少させることができる。これらのことから、後述する還元工程S2において混合物の還元反応が均一に起りやすくなり、得られるメタルの品位を高めることができ、高品質なメタルを製造することができる。   After mixing, or after mixing and kneading, the mixture may be extruded using an extruder. As a result, a pressure (shearing force) is applied to the mixture, and the aggregation of the carbonaceous reducing agent, the raw material powder, and the like is released, and the mixture can be more uniformly mixed. Furthermore, voids in the mixture can be reduced. From these facts, the reduction reaction of the mixture tends to occur uniformly in the reduction step S2 described later, the quality of the obtained metal can be improved, and a high-quality metal can be manufactured.

押出機は、高圧、高せん断力で混合物を混練して成形できるものであることが好ましく、一軸押出機、二軸押出機等を挙げることができる。特に、二軸押出機を備えたものであることが好ましい。高圧、高せん断で混合物を混練することにより、原料粉の混合物の凝集を解くことができ、また効果的に混練することができるうえ、混合物の強度を高めることができる。また、二軸押出機を備えたものを用いることにより、連続的に高い生産性を保ちながら混合物を得ることができる。   The extruder is preferably one capable of kneading and molding the mixture under high pressure and high shear force, and examples thereof include a single screw extruder and a twin screw extruder. In particular, it is preferable to provide a twin-screw extruder. By kneading the mixture at a high pressure and a high shear, the aggregation of the mixture of the raw material powders can be broken, the kneading can be effectively performed, and the strength of the mixture can be increased. In addition, by using a twin-screw extruder, a mixture can be obtained while maintaining high productivity continuously.

また、混合物を所定形状の成形物(ペレット)に成形してもよい。成形物の形状としては、例えば、球状、直方体状、立方体状、円柱状等とすることができる。このような形状は、簡易な形状であって複雑なものではないため、成形コストを抑制しつつ不良品の発生を抑制することができ、得られる成形物の品質も均一となり、歩留り低下を抑制することができる。   Further, the mixture may be formed into a molded product (pellet) having a predetermined shape. The shape of the molded product can be, for example, spherical, rectangular, cubic, cylindrical, or the like. Since such a shape is a simple shape and not complicated, it is possible to suppress the occurrence of defective products while suppressing the molding cost, the quality of the obtained molded product is also uniform, and the reduction in yield is suppressed. can do.

成形物の形状は、特に球状であることが好ましい。球状の成形物であることにより還元処理が均一に施され、ばらつきが少なく、かつ生産性の高い製錬を行うことができる。成形物の形状を球状とする場合には、直径が10mm以上30mm以下程度となるように成形することができる。また、直方体状、立方体状、円柱状等とする場合には、概ね、縦、横の内寸が500mm以下程度となるように成形することができる。   The shape of the molded product is particularly preferably spherical. By being a spherical molded product, the reduction treatment can be performed uniformly, and smelting with little variation and high productivity can be performed. When the shape of the molded product is spherical, it can be molded so that the diameter is about 10 mm or more and about 30 mm or less. In the case of a rectangular parallelepiped shape, a cubic shape, a columnar shape, or the like, it can be formed so that the vertical and horizontal inner dimensions are approximately 500 mm or less.

成形物の大きさとしては、特に限定されないが、成形物の体積が8000mm以上であることが好ましい。成形物の体積が8000mm以上であることにより、成形コストが抑制され、さらに、成形物全体に占める表面積の割合が低くなるため、加熱還元処理が均一に施され、ばらつきが少なく、かつ生産性の高い製錬を行うことができる。 The size of the molded product is not particularly limited, but the volume of the molded product is preferably 8000 mm 3 or more. When the volume of the molded product is 8000 mm 3 or more, the molding cost is suppressed, and the ratio of the surface area to the entire molded product is reduced. Therefore, the heat reduction treatment is uniformly performed, the variation is small, and the productivity is low. High smelting can be performed.

また、得られた成形物を所定の還元用の容器に充填してもよい。容器に充填された成形物が容器に充填された状態のまま還元処理が施されることにより、後述する分離工程S4において還元されたメタルが磁選等の処理によりメタルを分離回収し易くなり、ロスを抑制することができる。   Further, the obtained molded product may be filled in a predetermined container for reduction. By performing the reduction treatment in a state where the molded product filled in the container is filled in the container, the metal reduced in the separation step S4 to be described later can be easily separated and collected by a process such as magnetic separation. Can be suppressed.

還元用の容器への成形物の充填方法としては、押出機等を用いて成形物を順次容器に供給することによって行うことができる。還元用の容器としては、特に限定されないが、直方体又は立方体の形状を有するものを用いることができる。容器の大きさについても、特に限定されないが、例えば、直方体の形状である場合、上面から視たときの面の縦と横の内寸が50mm以上1000mm以下、高さの内寸が5mm以上500mm以下のものを用いることが好ましい。還元用の容器としては、特に限定されないが、容器内に充填した成形物に対して還元処理時に悪影響をもたらさず、その還元反応を効率的に進行させることができる材質からなるものを用いることが好ましい。具体的には、黒鉛製のるつぼ、セラミックや金属からなるもの等を用いることができる。   The method for filling the reduction container with the molded product can be performed by sequentially supplying the molded product to the container using an extruder or the like. The container for reduction is not particularly limited, but a container having a rectangular parallelepiped or a cubic shape can be used. The size of the container is also not particularly limited, but, for example, in the case of a rectangular parallelepiped shape, when viewed from the top surface, the vertical and horizontal inner dimensions of the surface are 50 mm or more and 1000 mm or less, and the internal height is 5 mm or more and 500 mm or more. It is preferable to use the following. The container for reduction is not particularly limited, but may be made of a material that does not cause adverse effects at the time of the reduction treatment on the molded product filled in the container and that allows the reduction reaction to proceed efficiently. preferable. Specifically, a crucible made of graphite, a material made of ceramic or metal, or the like can be used.

混合工程S1では、得られた混合物に乾燥処理を施してもよい。混合物は、混練や成形物の成形等において上記混合物を多量の水と共に混合する。本実施の形態におい乾燥処理を施すことは必須の態様ではないが、多量の水を含む混合物に乾燥処理を施すことにより、後述する還元処理において水分の気化に伴う混合物の膨張を防ぐことができる。   In the mixing step S1, the obtained mixture may be subjected to a drying treatment. The mixture is mixed with a large amount of water in kneading or molding of a molded product. Although it is not an essential aspect to perform the drying treatment in the present embodiment, by performing the drying treatment on the mixture containing a large amount of water, it is possible to prevent the expansion of the mixture due to the vaporization of moisture in the reduction treatment described below. .

混合物を乾燥する方法は、特に限定されず、混合物を所定の乾燥温度(例えば、300℃以上400℃以下)に保持する方法や所定の乾燥温度の熱風を混合物に対して吹き付けて乾燥させる方法等、従来公知の手段を用いることができる。このような乾燥処理により、例えば、混合物の固形分が70質量%程度で、水分が30質量%程度となるようにする。なお、この乾燥処理時における混合物自身の温度としては、100℃未満とすることが、混合物内部からの水分の突沸等による混合物の破裂を抑制できて好ましい。   The method for drying the mixture is not particularly limited, for example, a method of maintaining the mixture at a predetermined drying temperature (for example, 300 ° C. or more and 400 ° C. or less), a method of blowing hot air at a predetermined drying temperature against the mixture, and drying. Conventionally known means can be used. By such a drying treatment, for example, the solid content of the mixture is about 70% by mass and the water content is about 30% by mass. Note that the temperature of the mixture itself during the drying treatment is preferably less than 100 ° C., because bursting of the mixture due to bumping of water from the inside of the mixture or the like can be suppressed.

また、乾燥処理は連続して一度に行ってもよいし複数回に分けて行ってもよい。乾燥処理を複数回に分けて行うことにより混合物の破裂をより効果的に抑制することができる。なお、乾燥処理を複数回に分けて行った場合において、2回目以降の乾燥温度としては、150℃以上400℃以下が好ましい。この範囲で乾燥することにより、還元反応が進むことなく乾燥することが可能となる。   Further, the drying treatment may be continuously performed at once or may be performed in a plurality of times. Burst of the mixture can be more effectively suppressed by performing the drying treatment in a plurality of times. In the case where the drying treatment is performed a plurality of times, the second and subsequent drying temperatures are preferably 150 ° C. or more and 400 ° C. or less. By drying in this range, drying can be performed without the reduction reaction proceeding.

下記表2に、乾燥処理後の混合物における固形分中組成(質量部)の一例を示す。なお、成形物の組成としては、これに限定されるものではない。   Table 2 below shows an example of the composition (parts by mass) in the solid content of the mixture after the drying treatment. The composition of the molded product is not limited to this.

Figure 2020045516
(※固形分の組成において、上記以外の成分は残部である。)
Figure 2020045516
(* In the composition of solid content, components other than the above are the balance.)

<2−2.還元工程>
還元工程S2は、得られた混合物を還元炉内に装入して、所定の還元温度で加熱還元処理する工程である。還元工程S2における加熱還元処理により、製錬反応(還元反応)が進行して、フェロニッケルメタル(以下、単に「メタル」という)と、フェロニッケルスラグ(以下、単に「スラグ」という)とが分かれて生成する。
<2-2. Reduction process>
The reduction step S2 is a step of charging the obtained mixture into a reduction furnace and performing a heat reduction treatment at a predetermined reduction temperature. By the heat reduction treatment in the reduction step S2, a smelting reaction (reduction reaction) proceeds, and ferronickel metal (hereinafter, simply referred to as “metal”) and ferronickel slag (hereinafter, simply referred to as “slag”) are separated. Generate.

具体的に、還元工程S2における加熱還元処理は、ニッケル酸化鉱石を含む混合物を、所定の還元温度に加熱した還元炉に装入することによって行われる。加熱還元処理においては、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に含まれる酸化ニッケルは可能な限り完全にかつ優先的に還元し、一方で、ニッケル酸化鉱石に含まれる酸化鉄は一部だけ還元して、目的とする高いニッケル品位のフェロニッケルが得られる、いわゆる部分還元を施す。   Specifically, the heat reduction treatment in the reduction step S2 is performed by charging a mixture containing nickel oxide ore into a reduction furnace heated to a predetermined reduction temperature. In the heat reduction treatment, the nickel oxide contained in the nickel oxide ore, which is the raw material ore, is reduced as completely and preferentially as possible, while the iron oxide contained in the nickel oxide ore is partially reduced. The so-called partial reduction is performed to obtain the desired high nickel grade ferronickel.

加熱還元処理では、例えば1分程度のわずかな時間で、先ず還元反応の進みやすい混合物の表面近傍において混合物中のニッケル酸化鉱石及び鉄酸化物が還元されメタル化してフェロニッケルとなり、殻(シェル)を形成する。一方で、殻の中では、その殻の形成に伴ってスラグ成分が徐々に熔融して液相のスラグが生成する。これにより、混合物中では、メタルと、スラグとが分かれて生成する。   In the heat reduction treatment, nickel oxide ore and iron oxide in the mixture are reduced and metallized to ferronickel in the vicinity of the surface of the mixture in which the reduction reaction is likely to proceed, for example, in a short time of about 1 minute. To form On the other hand, in the shell, the slag component is gradually melted with the formation of the shell, and slag in a liquid phase is generated. Thereby, the metal and the slag are separately generated in the mixture.

そして、処理時間が10分程度経過すると、還元反応に関与しない余剰の炭素質還元剤がメタルに取り込まれて融点を低下させて、メタルも液相となる。なお、この還元物の体積は、還元炉に装入する混合物と比較すると、50%以上60%以下程度の体積に収縮している。   Then, when the treatment time elapses about 10 minutes, the excess carbonaceous reducing agent not involved in the reduction reaction is taken into the metal to lower the melting point, so that the metal also becomes a liquid phase. In addition, the volume of this reduced product has shrunk to about 50% or more and 60% or less as compared with the mixture charged in the reduction furnace.

加熱還元処理における温度(還元温度)としては、特に限定されないが、1200℃以上1450℃以下の範囲とすることが好ましく、1300℃以上1400℃以下の範囲とすることがより好ましい。このような温度範囲で還元することによって、均一に還元反応を生じさせることができ、品質のばらつきを抑制したフェロニッケルを生成させることができる。また、より好ましくは1300℃以上1400℃以下の範囲の還元温度で還元することで、比較的短時間で所望の還元反応を生じさせることができる。   The temperature (reduction temperature) in the heat reduction treatment is not particularly limited, but is preferably in the range of 1200 ° C to 1450 ° C, more preferably in the range of 1300 ° C to 1400 ° C. By performing reduction in such a temperature range, a reduction reaction can be uniformly generated, and ferronickel with reduced quality variation can be generated. More preferably, by performing the reduction at a reduction temperature in the range of 1300 ° C. or more and 1400 ° C. or less, a desired reduction reaction can be caused in a relatively short time.

加熱還元処理における時間(処理時間)としては、還元炉の温度に応じて設定されるが、10分以上であることが好ましく、15分以上であることがより好ましい。   The time (treatment time) in the heat reduction treatment is set according to the temperature of the reduction furnace, but is preferably 10 minutes or more, and more preferably 15 minutes or more.

加熱還元処理においては、上述した範囲の還元温度になるまで、例えばバーナー等により還元炉の内部温度を上昇させ、昇温後にその温度を維持してもよい。   In the heat reduction treatment, the internal temperature of the reduction furnace may be increased by, for example, a burner until the reduction temperature in the above-described range is reached, and the temperature may be maintained after the temperature increase.

なお、還元温度(℃)と還元時間(分)の数値を乗じた値を還元に要した熱量は、20000(℃×分)以上40000(℃×分)以下の範囲であることが好ましい。これにより、高品質なメタルを効率的に製造することができる。   In addition, it is preferable that the calorie required for the reduction by multiplying the value of the reduction temperature (° C.) by the numerical value of the reduction time (min) is in the range of 20,000 (° C. × min) to 40,000 (° C. × min) or less. Thereby, a high quality metal can be efficiently manufactured.

還元炉としては、特に限定されないが、単一の炉を用いても、移動炉床炉等の炉床が回転移動等して工程ごとに連続的に処理可能となる炉を用いてもよい。その中でも、還元炉として移動炉床炉を用いることで、連続的に還元反応を進行させ、一つの設備で反応を完結させることができる。また、工程ごとに別々の炉を使用して操業を行った場合、炉と炉との間を移動させる際に、温度が低下してヒートロスが生じる可能性がある。また、雰囲気ガスに変化を生じさせてしまい、炉に再装入したときに即座に反応を生じさせることができないことがある。この点、移動炉床炉を使用して一つの設備で各工程での処理を行うことで、ヒートロスが低減されるとともに炉内雰囲気も的確に制御できるため、反応をより効果的に進行させることができる。   The reduction furnace is not particularly limited. A single furnace may be used, or a furnace such as a moving hearth furnace which can be continuously processed in each process by rotating a hearth or the like may be used. Among them, by using a moving hearth furnace as the reduction furnace, the reduction reaction can proceed continuously and the reaction can be completed with one facility. In addition, when the operation is performed using a separate furnace for each process, there is a possibility that a heat loss may occur due to a decrease in temperature when moving between furnaces. Further, a change may occur in the atmospheric gas, and it may not be possible to immediately cause a reaction when the gas is recharged into the furnace. In this regard, using a moving hearth furnace to perform each process in a single facility reduces heat loss and enables accurate control of the furnace atmosphere, allowing the reaction to proceed more effectively. Can be.

移動炉床炉としては、特に限定されず、例えば、円形状であって複数の処理領域に区分けされた回転炉床炉を用いることができる。回転炉床炉では、所定の方向に回転しながら、各領域においてそれぞれの処理を行う。この回転炉床炉では、各領域を通過する際の時間(移動時間、回転時間)を制御することで、それぞれの領域での処理温度を調整することができ、回転炉床炉が1回転する毎に混合物が製錬処理される。また、移動炉床炉としては、ローラーハースキルン等であってもよい。   The moving hearth furnace is not particularly limited. For example, a rotary hearth furnace having a circular shape and divided into a plurality of processing regions can be used. In a rotary hearth furnace, each process is performed in each region while rotating in a predetermined direction. In this rotary hearth furnace, the processing temperature in each area can be adjusted by controlling the time (moving time, rotation time) when passing through each area, and the rotary hearth furnace makes one rotation. Each time the mixture is smelted. The moving hearth furnace may be a roller hearth kiln or the like.

加熱還元処理では、混合工程S1から得られた混合物を還元炉に装入するにあたって、予めその還元炉内の炉床に炭素質還元剤(以下、「炉床炭素質還元剤」ともいう)を敷き詰めて、その敷き詰められた炉床炭素質還元剤の上に混合物を載置するようにしてもよい。また、炉床に、酸化物を主成分とする床敷材を敷いて、その上に混合物を載置してもよい。このように、炉床に炭素質還元剤や床敷材等を敷いて、その上に混合物を載置することによって、炉床と混合物の反応を抑制することができ、延いては炉床の寿命を延ばすことができる。   In the heat reduction treatment, before charging the mixture obtained from the mixing step S1 into the reduction furnace, a carbonaceous reducing agent (hereinafter, also referred to as “hearth carbonaceous reducing agent”) is previously added to the hearth in the reduction furnace. The mixture may be laid and the mixture placed on the laid hearth carbonaceous reducing agent. Alternatively, a floor covering material mainly composed of an oxide may be laid on the hearth, and the mixture may be placed thereon. In this way, the reaction between the hearth and the mixture can be suppressed by laying the carbonaceous reducing agent, the floor covering material, etc. on the hearth and placing the mixture on the carbonaceous reducing agent, thereby extending the hearth. Life can be extended.

ここで、上述した加熱還元処理の後、得られたメタルとスラグとからなる還元物を、同一の還元炉内において所定の温度で保持する温度保持処理を施すようにしてもよい。より具体的には、温度保持処理では、加熱還元処理により得られた還元物を、還元炉から取り出さずに、同一の還元炉内で所定の温度で一定時間保持する。   Here, after the above-described heat reduction treatment, a temperature holding treatment may be performed to hold the obtained reduced product composed of metal and slag at a predetermined temperature in the same reduction furnace. More specifically, in the temperature holding process, the reduced product obtained by the heat reduction process is held in the same reduction furnace at a predetermined temperature for a certain period of time without being taken out of the reduction furnace.

このように、同一の還元炉において還元物に対して温度保持処理を施すことにより、半溶融状態の還元物中でメタルを有効に沈降させてメタル相とスラグ相との分離を促進させることができる。これにより、メタルの回収率を高めることができ、より高品質なメタルを得ることができる。   As described above, by performing the temperature holding treatment on the reduced product in the same reduction furnace, the metal can be effectively settled in the reduced product in the semi-molten state to promote the separation of the metal phase and the slag phase. it can. As a result, the metal recovery rate can be increased, and higher quality metal can be obtained.

加熱還元処理後における還元炉内の雰囲気ガスは、主に炭素質還元剤に由来するCOガスであり、CO等の還元性ガスが多く含まれており、不活性ガス等も含まれるが、酸素等の酸化性ガスは殆ど含まれない。したがって、酸素等の酸化性ガスが殆ど含まれない加熱還元処理後の還元炉内において、雰囲気ガスを伴った状態(還元物が酸化雰囲気から遮断された状態)で、得られた還元物を所定の温度に保持することで、還元物中のメタルが酸化されることを効果的に抑制しつつ還元物中のメタルを沈降させることができる。   The atmosphere gas in the reduction furnace after the heat reduction treatment is mainly a CO gas derived from a carbonaceous reducing agent, which contains a large amount of a reducing gas such as CO and also includes an inert gas. Oxidizing gas such as Therefore, in the reduction furnace after the heat-reduction treatment containing almost no oxidizing gas such as oxygen, the obtained reduced product is subjected to a predetermined condition in a state accompanied by the atmospheric gas (the reduced product is cut off from the oxidizing atmosphere). By maintaining the temperature at the temperature, it is possible to precipitate the metal in the reduced product while effectively suppressing the oxidation of the metal in the reduced product.

温度保持処理の処理時間(温度保持時間)としては、特に制限されないが、10分以上1000分以下であることが好ましく、30分以上180分以下であることがより好ましい。   The processing time (temperature holding time) of the temperature holding processing is not particularly limited, but is preferably 10 minutes or more and 1000 minutes or less, and more preferably 30 minutes or more and 180 minutes or less.

<2−3.急冷工程>
急冷工程S3は、得られた還元物を還元炉から取り出して、その取り出し直後に還元物を急冷する工程である。具体的には、還元物を還元炉から取り出した直後に加熱状態にある還元物を急冷する。
<2-3. Rapid cooling process>
The quenching step S3 is a step of taking out the obtained reduced product from the reduction furnace and quenching the reduced product immediately after the removal. Specifically, immediately after the reduced product is taken out of the reduction furnace, the heated reduced product is rapidly cooled.

加熱還元処理により得られた還元物を還元炉から大気中に取り出すと、その還元物は酸化性の雰囲気に曝されることになり、メタルが酸化される状況となる。しかも、その還元物は、冷却されるまでの間は高温の熱を帯びた状態であることから、大気に接触することでメタルの酸化がより促進される状態にある。加熱還元処理により得られたメタルが酸化されると、メタルの品位が低下してしまう。   When the reduced product obtained by the heat reduction treatment is taken out of the reduction furnace into the atmosphere, the reduced product is exposed to an oxidizing atmosphere, and the metal is oxidized. In addition, since the reduced product is in a state of receiving high-temperature heat until it is cooled, it is in a state where oxidation of metal is further promoted by contact with the atmosphere. When the metal obtained by the heat reduction treatment is oxidized, the quality of the metal is reduced.

そこで、本実施の形態においては、還元物を還元炉から取り出した直後にその還元物を急冷することを特徴としている。これにより、還元物の冷却時間を短縮することが可能となり、熱を帯びた状態の還元物が大気と接触することによってメタルが酸化してしまうことを抑制することができ、その結果として得られるメタルの品位を高めることができる。   Therefore, the present embodiment is characterized in that immediately after the reduced product is taken out of the reduction furnace, the reduced product is rapidly cooled. As a result, it is possible to reduce the cooling time of the reduced product, and it is possible to suppress the metal from being oxidized due to the contact of the reduced product in a heated state with the atmosphere. The quality of metal can be improved.

また、還元物に含まれるメタルとスラグは、それぞれ熱収縮率が異なることから、還元物を急冷することによって、熱収縮したメタルとスラグとの界面にクラックを生じさせることができ、又は還元物自体を自然に割ることもできるため、後述する分離工程S4においてメタルとスラグとの分離を容易にすることができる。   In addition, since the metal and slag contained in the reduced product have different heat shrinkage rates, by rapidly cooling the reduced product, cracks can be generated at the interface between the heat-shrinked metal and the slag, or Since the metal itself can be split naturally, the metal and the slag can be easily separated in the separation step S4 described below.

還元物を急冷する方法は、特に限定されないが、例えば還元物を冷却媒体と接触させて冷却する方法を挙げることができる。その場合、冷却媒体としては、還元物を効果的に急冷できるものであれば特に制限されないが、例えば水や液体窒素等の液体、氷やドライアイス等の固体を用いることができる。還元物を冷却媒体と接触させる場合、冷却媒体の量は特に限定されるものではないが、その冷却媒体が全て気化等しない程度の量であることが好ましい。   The method for rapidly cooling the reduced product is not particularly limited, and examples thereof include a method in which the reduced product is brought into contact with a cooling medium and cooled. In this case, the cooling medium is not particularly limited as long as it can effectively quench the reduced product. For example, a liquid such as water or liquid nitrogen, or a solid such as ice or dry ice can be used. When the reduced product is brought into contact with the cooling medium, the amount of the cooling medium is not particularly limited, but is preferably such an amount that all the cooling medium does not evaporate.

例えば、還元物を冷却する冷却媒体としては水を挙げることができる。具体的には、還元炉から取り出した還元物を、冷却タンク等に収容した水中に投入することによって冷却する。このような方法は、簡便であり、還元物を効果的に冷却することができるため好ましい。また、還元物を水中に投入する場合、より効率的に放熱して還元物を冷却するために、水を循環させたり、水を補給しながら行うことが好ましい。   For example, water can be used as a cooling medium for cooling the reduced product. Specifically, the reduced product taken out of the reduction furnace is cooled by being poured into water stored in a cooling tank or the like. Such a method is preferable because it is simple and can effectively cool the reduced product. In addition, when the reduced product is put into water, it is preferable to circulate the water or replenish the water in order to more efficiently release heat and cool the reduced product.

還元物を急冷するにあたっては、還元炉から取り出した直後の還元物の温度にもよるが、50℃/分以上の冷却速度であることが好ましく、70℃/分以上の冷却速度であることがより好ましく、120℃/分以上の冷却速度であることがさらに好ましい。50℃/分以上の冷却速度であることにより、還元物の冷却時間を短縮して、より効果的に還元物に含まれるメタルの酸化を抑制することができる。なお、冷却速度の上限は特に制限はないが、冷却媒体が瞬間的に多量に気化しない程度の速度であることが好ましい。   In rapidly cooling the reduced product, the cooling rate is preferably 50 ° C./min or more, and more preferably 70 ° C./min or more, depending on the temperature of the reduced product immediately after being taken out of the reduction furnace. More preferably, the cooling rate is 120 ° C./min or more. When the cooling rate is 50 ° C./min or more, the cooling time of the reduced product can be shortened, and the oxidation of the metal contained in the reduced product can be more effectively suppressed. The upper limit of the cooling rate is not particularly limited, but is preferably such a rate that the cooling medium is not instantaneously vaporized in a large amount.

<2−4.分離工程>
分離工程S4は、得られた還元物からメタルとスラグを分離する工程である。具体的には、混合物に対する還元加熱処理によって得られた、メタル相(メタル固相)とスラグ相(スラグ固相)とを含む混在物(還元物)からメタル相を分離して回収する。
<2-4. Separation process>
The separation step S4 is a step of separating metal and slag from the obtained reduced product. Specifically, the metal phase is separated and recovered from a mixture (reduced product) containing a metal phase (metal solid phase) and a slag phase (slag solid phase) obtained by reduction heating treatment of the mixture.

固体として得られたメタル相とスラグ相との混在物からメタル相とスラグ相とを分離する方法としては、例えば、篩い分けによる不要物の除去に加えて、比重による分離や、磁力による分離等の方法を利用することができる。   As a method of separating the metal phase and the slag phase from the mixture of the metal phase and the slag phase obtained as a solid, for example, in addition to removing unnecessary substances by sieving, separation by specific gravity, separation by magnetic force, and the like Method can be used.

また、得られたメタル相とスラグ相は、濡れ性が悪いことから容易に分離することができ、大きな混在物に対して、例えば、所定の落差を設けて落下させる、あるいは篩い分けの際に所定の振動を与える等の衝撃を与えることで、その混在物からメタル相とスラグ相とを容易に分離することができる。   In addition, the obtained metal phase and slag phase can be easily separated because of poor wettability, and for large inclusions, for example, a predetermined head is provided for dropping, or when sieving. By giving an impact such as giving a predetermined vibration, the metal phase and the slag phase can be easily separated from the mixture.

特に、本実施の形態では、上述した急冷工程S3において還元炉からの取り出し直後の還元物を急冷するようにしていることから、その急冷による熱収縮によって意図的にメタルとスラグとの界面にクラックを生じさせることができ、還元物の粉砕を容易にして、より効率的にメタル相とスラグ相とを分離することができる。   In particular, in the present embodiment, since the reductant immediately after being taken out of the reduction furnace is quenched in the above-mentioned quenching step S3, cracks are intentionally generated at the interface between the metal and the slag due to the thermal contraction caused by the quenching. Can be generated, the pulverization of the reduced product can be facilitated, and the metal phase and the slag phase can be separated more efficiently.

以下、本発明の実施例及び比較例を示してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

<実施例、比較例>
原料鉱石としてのニッケル酸化鉱石と、鉄鉱石と、フラックス成分である珪砂及び石灰石、バインダー、及び炭素質還元剤(石炭粉、炭素含有量:85質量%、平均粒径:約180μm)を、適量の水を添加しながら混合機を用いて混合して混合物を得た。炭素質還元剤(石炭粉)は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に含まれる酸化ニッケルと酸化鉄(Fe)とを過不足なく還元するのに必要な量を100質量%としたときに、混合物に応じて25質量%の割合となる量で含有させた。下記表3に、乾燥処理後の混合物固形分組成(炭素を除く)を示す。そして、得られた混合物を12個の試料に均等に取り分けた。
<Examples and comparative examples>
Nickel oxide ore, iron ore, silica or sand and limestone as flux components, binder, and carbonaceous reducing agent (coal powder, carbon content: 85% by mass, average particle size: about 180 μm) as raw material ores in appropriate amounts While adding water, mixing was performed using a mixer to obtain a mixture. The amount of the carbonaceous reducing agent (coal powder) required to reduce nickel oxide and iron oxide (Fe 2 O 3 ) contained in the nickel ore, which is the raw material ore, is 100 mass%. Was contained in an amount of 25% by mass according to the mixture. Table 3 below shows the mixture solids composition (excluding carbon) after the drying treatment. Then, the obtained mixture was equally divided into 12 samples.

Figure 2020045516
Figure 2020045516

次に、酸素を含まない窒素雰囲気にした還元炉の炉床に炉床保護剤(主成分はSiOであり、その他の成分としてAl、MgO等の酸化物を少量含有する。)を敷き詰め、その上に12個の混合物(試料)を置いた。なお、装入時の温度条件は、500±20℃とした。 Next, a hearth protecting agent (main component is SiO 2 and a small amount of oxides such as Al 2 O 3 and MgO as other components) is provided in the hearth of the reduction furnace in a nitrogen atmosphere containing no oxygen. And 12 mixtures (samples) were placed thereon. The temperature condition during charging was 500 ± 20 ° C.

そして、炉内に装入した混合物の表面のうち、温度が最も高くなる部分の温度(還元温度)が下記表4に記載の温度になるまで還元炉を昇温させ、混合物に対して加熱還元処理を施した。なお、加熱還元処理の処理時間は、下記表4に記載の時間とした。   Then, the temperature of the reduction furnace is raised until the temperature (reduction temperature) of the portion where the temperature becomes highest among the surfaces of the mixture charged in the furnace reaches the temperature shown in Table 4 below, and the mixture is heated and reduced. Processing was performed. The treatment time of the heat reduction treatment was set to the time shown in Table 4 below.

加熱還元処理の後、実施例1〜7の試料については、還元炉から取り出した直後に大量の水の中に投入して試料を急冷した。一方で、比較例1〜5の試料については、還元炉から取り出した後、大気下に置いて室温まで自然冷却させた。   After the heat reduction treatment, the samples of Examples 1 to 7 were put into a large amount of water immediately after being taken out of the reduction furnace to rapidly cool the samples. On the other hand, the samples of Comparative Examples 1 to 5 were taken out of the reduction furnace and then allowed to cool to room temperature in the atmosphere.

冷却後の実施例1〜7及び比較例1〜5の試料について粉砕機を用いてそれぞれの試料を同じ条件で粉砕し、その後磁選機を用いて同じ条件で磁力選別によってメタルを回収した。   After cooling, each of the samples of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 was pulverized under the same conditions using a pulverizer, and then the metal was recovered by magnetic separation under the same conditions using a magnetic separator.

還元加熱処理後の各試料について、ニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有率を、ICP発光分光分析器(SHIMAZU S−8100型)により分析して算出した。   For each sample after the reduction heat treatment, the nickel metallization ratio and the nickel content in the metal were analyzed and calculated using an ICP emission spectrometer (SHIMAZU S-8100).

ニッケルメタル化率、メタル中のニッケル含有率は、以下の式(1)、(2)により算出した。
ニッケルメタル化率=メタル中のニッケルの質量÷(還元物中の全てのニッケルの質量)×100(%) ・・・(1)式
メタル中ニッケル含有率=メタル中のニッケルの質量÷(メタル中のニッケルと鉄の合計質量)×100(%) ・・・(2)式
The nickel metalization ratio and the nickel content in the metal were calculated by the following equations (1) and (2).
Nickel metallization rate = mass of nickel in metal ÷ (mass of all nickel in reduced product) × 100 (%) Formula (1) Nickel content in metal = mass of nickel in metal ÷ (metal Total mass of nickel and iron in the material) x 100 (%) ... (2)

また、回収したメタルとスラグに随伴したメタルのそれぞれの量からメタル回収率を算出した。すなわち計算式は式(3)のとおりである。
メタル回収率=回収したメタルの質量÷(回収したメタルの質量+スラグに随伴したメタルの質量)×100(%) ・・・(3)式
The metal recovery rate was calculated from the respective amounts of the recovered metal and the metal accompanying the slag. That is, the calculation formula is as shown in formula (3).
Metal recovery rate = mass of recovered metal ÷ (mass of recovered metal + mass of metal accompanying slag) × 100 (%) ··· (3)

下記表4に、それぞれの試料における、ニッケルメタル化率、メタル中のニッケル含有率を示す。   Table 4 below shows the nickel metallization ratio and the nickel content of the metal in each sample.

Figure 2020045516
Figure 2020045516

表4の結果からわかるように、得られた還元物を還元炉から取り出して、その直後に還元物を急冷した実施例1〜7では、比較例1〜5と比べてニッケルメタル化率及びメタル中ニッケル含有率がいずれも高くなった。このことは、還元炉から取り出した直後に加熱状態の還元物を急冷したことで、還元物の酸化を抑制することができたためと考えられる。   As can be seen from the results in Table 4, in Examples 1 to 7 in which the obtained reduced product was taken out of the reducing furnace and immediately thereafter, the reduced product was quenched, and the nickel metalization ratio and metal The content of nickel in all became high. This is considered to be because oxidation of the reduced product could be suppressed by rapidly cooling the heated reduced product immediately after being taken out of the reduction furnace.

また、実施例1〜7では、比較例1〜5と比べてメタル回収率が高くなった。このことは、還元物を急冷したことで、メタルとスラグとの界面にクラックが生じ、効果的にメタル相とスラグ相とが分離されたためと考えられる。   Further, in Examples 1 to 7, the metal recovery rate was higher than in Comparative Examples 1 to 5. This is presumably because the reduced product was quenched to cause cracks at the interface between the metal and the slag, thereby effectively separating the metal phase and the slag phase.

Claims (5)

酸化鉱石と炭素質還元剤とを含む混合物を還元炉に装入して加熱還元処理を施す還元工程と、
得られた還元物を還元炉から取り出し、その直後に該還元物を急冷する急冷工程と、
急冷後の還元物からメタルとスラグを分離する分離工程と、を含む
酸化鉱石の製錬方法。
A reduction step of charging a mixture containing an oxide ore and a carbonaceous reducing agent into a reduction furnace and performing a heat reduction treatment;
A quenching step of taking out the obtained reduced product from the reduction furnace and immediately cooling the reduced product immediately thereafter,
A separation step of separating metal and slag from the quenched reduced product, and a smelting method of an oxide ore.
前記急冷工程では、得られた還元物を水中に投入して急冷する
請求項1に記載の酸化鉱石の製錬方法。
The smelting method of an oxide ore according to claim 1, wherein in the quenching step, the obtained reduced product is put into water and quenched.
前記還元工程では、還元温度を1200℃以上1450℃以下として還元する
請求項1又は2に記載の酸化鉱石の製錬方法。
The smelting method of an oxide ore according to claim 1, wherein in the reduction step, the reduction is performed at a reduction temperature of 1200 ° C. or more and 1450 ° C. or less.
前記還元工程では、前記加熱還元処理の後、得られた還元物を前記還元炉内において所定の温度で保持する
請求項1から3のいずれかに記載の酸化鉱石の製錬方法。
The method for smelting an oxide ore according to any one of claims 1 to 3, wherein in the reduction step, after the heat reduction treatment, the obtained reduced product is kept at a predetermined temperature in the reduction furnace.
前記酸化鉱石は、ニッケル酸化鉱石である
請求項1から4のいずれかに記載の酸化鉱石の製錬方法。
The smelting method of an oxide ore according to any one of claims 1 to 4, wherein the oxide ore is a nickel oxide ore.
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